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Grundlagenforschung – Reizthema Rauschen (FS01-4)
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FotoFreunde

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Grundlagenforschung – Reizthema Rauschen (FS01-4)

Ungelesener Beitragvon FotoFreunde » 14.11.2011, 09:29

Ein bisschen Grundlagenforschung – Reizthema Rauschen

 
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Generell handelt es sich beim Rauschen um Störsignale. Es entstehen Bildinformationen, die eigentlich gar nicht da sind. Das ist zum Beispiel dann der Fall, wenn Pixel Ladung aufbauen, obwohl sie nicht von Photonen getroffen werden. Das kann durch die Spannung hervorgerufen werden, die immer anliegt, um den Sensor überhaupt nutzen zu können, aber auch durch Wärme. Die Wärme kommt vom Sensor selbst, vom Akku und auch der Monitor erwärmt sich
beim Betrieb. Um das Wärmeproblem zu umgehen, gibt es Digital-Rückteile mit eingebauten Kühlern.Wärme ist auch ein Grund, warum eine Kamera, die den Monitor als Sucher nutzt - das sind die meisten Kompaktkameras - in Aufnahmepausen abgeschaltet, und warum bei entsprechend ausgestatteten Systemkameras „Live-View“ nicht zu lange am Stück genutzt werden sollte.

Auch die Pixelgröße spielt eine wichtige Rolle für die Anfälligkeit einer Kamera für das Rauschen.

Schauen wir kurz zurück zu den Beispielkameras und den Beispielpixeln, die wir im Zusammenhang mit der Sensorgröße kennengelernt haben. Entspricht ein Pixel auf einem Vollformatsensor einer Kaffeetasse mit 86,8 mm Durchmesser und mit einer Fläche von rund 5900 mm², dann entspricht ein Pixel auf dem Minisensor einer Kompaktkamera einer 1-Euro-Münze mit einem Durchmesser von 23,25 mm und einer Fläche von rund 425 mm². (Noch einmal angemerkt: Das Beispiel soll die Größenverhältnisse verdeutlichen, vorstellbar machen und ist nicht als exakte Vergrößerung eines Pixels, Sensors oder Gehäuses zu verstehen).

Solange es hell genug ist, kann auch der klein Pixel so viele Photonen auffangen, dass ein
ordentliches Signal entsteht. Die Aufnahme kann mit einer niedrigen Empfindlichkeit (z. B. ISO 100) gemacht werden und Rauschen ist kein Problem. Ist es dunkel, bekommen der kleine und der große Pixel weniger Photonen ab und die Empfindlichkeit wird bei beiden Kameras z. B. auf ISO 800 erhöht, indem das Ausgangssignal verstärkt wird. Da die „1-Euro-Münze“ aber weniger Photonen einfangen kann als die „Kaffeetasse“, muss das Signal aus dem kleinen Pixel mehr verstärkt werden. Das bedeutet, dass auch die ohnehin vorhandenen Störsignale
verstärkt werden - es rauscht deutlicher.

Ein weiterer Faktor für das Entstehen von Rauschen ist die Belichtungszeit. Will man etwa eine Erhöhung des ISO-Wertes vermeiden, kann man länger belichten und der Pixel hat mehr Zeit, Photonen zu sammeln. Aber während der längeren Belichtungszeit entstehen auch mehr Störsignale.

Rauschen kann als Helligkeitsrauschen und als Farbrauschen auftreten, wobei Farbrauschen in der Regel als störender empfunden wird. Oft treten beide Varianten auch gemeinsam auf.

Helligkeitsrauschen sieht man oft in Bildern mit großen, einfarbigen Flächen. Ein gutes Beispiel
sind Landschaftsbilder mit blauem Himmel. Obwohl die Pixel, die den Himmel „sehen“, gleiche Helligkeitsinformationen bekommen, geben sie leicht unterschiedliche Signale ab. Die Folge ist, dass der einfarbige Himmel leicht grieselig wirkt. Das erinnert ein wenig an Filmkorn, obwohl wegen der gleichmäßigen Anordnung der Pixel und der chaotischen Anordnung der Silberpartikel (oder Farbwolken) Unterschiede bestehen.

Beim Farbrauschen sind viele verschiedenfarbige winzige Bildpunkte zu sehen. Ein typisches Beispiel für Farbrauschen sind Aufnahmen mit dunklen Bildpartien, in der Dämmerung oder im Dunklen wie bei Nachtaufnahmen oder in schlecht beleuchteten Räumen, wo die farbigen Störungen besonders gut zu sehen sind.

Um den ungeliebten Störungen zu begegnen, sind viele Kameras mit Anti-Rausch-Programmen ausgestattet, die z. T. auf das Entfernen des „Hohen-ISO-Rauschens“ oder das Entfernen des „Rauschens bei langen Belichtungszeiten“ abgestimmt sind. Auch bei der Nachbearbeitung kann man gegen das Rauschen vorgehen. Dafür gibt es Filter in Bildbearbeitungsprogrammen oder auch spezielle Programme.

Außer, dass die Helligkeits- und Farbstörungen schon an sich die Bildwirkung beeinflussen, wird
auch die Detailwiedergabe negativ beeinflusst. Feine Details gehen im „Grieseln“ unter. Wird das Rauschen per Software entfernt, werden weitere Details mit aus dem Bild gerechnet. Besonders die Korrektur von Helligkeitsrauschen kann dazu führen, dass ein leichter Weichzeichungseffekt auftritt. Es ist daher sehr zu empfehlen, die Einstellmöglichkeiten eines
Anti-Rausch-Werkzeuges zu nutzen, um einen guten Kompromiss zwischen „weniger Rauschen“ einerseits und „Detailerhalt“ andererseits zu finden.

Bei Kameras mit großen Sensoren und großen Pixeln sind hohe ISO-Werte also weniger rauschbelastet, als bei Kameras mit kleinen Sensoren und kleinen Pixeln. Allerdings stellt sich die Frage, wie wichtig das im Einzelfall ist. Da die allermeisten Aufnahmen mit Empfindlichkeiten von ISO 100, 200 oder 400 und kurzen Verschlusszeiten gemacht werden,
sollte man nicht zu verbissen auf die Rausch-Werte bei hohen Empfindlichkeiten und/oder langen Verschlusszeiten schauen. Wer allerdings ein Faible für Available-Light-Aufnahmen hat, sollte auf jeden Fall eine Systemkamera mit großen Sensoren und großen Pixeln wählen. Sie bringt gleich noch den Vorteil mit, dass man bei Bedarf auf lichtstarke Wechselobjektive zurückgreifen kann.

In diesem Zusammenhang darf auch nicht übersehen werden, dass Rauschen, das man bei einer 100-%-Darstellung des Bildes auf dem großen Monitor des Rechners sieht, im Papierbild bis A4 nicht oder viel weniger deutlich in Erscheinung tritt.

Liebe Grüße
Sylke

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